Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,006

THE CHARACTERISTIC OF PIG PRECOCIOUS MEAT BREED INTERIOR FOR THE CONTENT OF СHEMICAL ELEMENTS IN SOME ORGANS

Zayko O.A. 1
1 FSBEI HPE «Novosibirsk State Agrarian University»
Macro- and microelement analysis was carried out in the liver and spleen samples from six-month Precocious Meet pigs (SM-1) of Siberian zone type. The method of nuclear and absorbing spectrometry was used to establish the concentration of macroelements, such as potassium, sodium and magnesium and that of microelements, such as iron, zinc, copper, manganese, cadmium and lead in the parenchymatous organs involved. The ranged row was identified for the content of macroelements in both organs: K > Na > Mg. The highest content of the macroelements was in the animal spleen samples. A great many microelements accumulate in the liver and spleen forming the following ranges: manganese
lead
cadmium
microelements
macroelements
pigs

Введение

Организм человека и животных непрерывно и тесно взаимодействует с окружающей средой, насыщенной химическими элементами. Дисбаланс многих химических элементов является причиной нарушения биохимических процессов, а также серьезных отдаленных последствий [2, 19, 24, 29, 32, 33]. Учет предельно допустимой концентрации того или иного вещества во внешней среде не отражает объективного влияния на макроорганизм: необходимы биологические подходы к контролю и комплексная оценка генофонда и фенофонда пород сельскохозяйственных животных, в том числе интерьера [5, 9, 13, 27, 30, 31]. Это создает предпосылки для дальнейшей апробации производных кожи в качестве универсальных биомаркеров – ранних показателей воздействия химических факторов среды [4, 8, 15, 37, 38, 40]. А так как нет научно признанных нормативных значений ни по одному химическому элементу в органах, тканях и доступных для неинвазивного исследования кожных покровов животных и даже человека [8], неудивительно, что изучение интерьера по их содержанию в организме сельскохозяйственных и диких животных, применяя актуальные методики, является проблемой, требующей решения, с последующей систематизацией данных и официальным становлением нового научного направления – элементология сельскохозяйственных животных. Перспектива данного направления очевидна, так как она даст возможность проводить селекционную работу на выведение типов, линий и семейств сельскохозяйственных животных не только по продуктивности, устойчивости к болезням [14, 24, 39], но и по способности в меньшем количестве накапливать в своем организме металлы – антропогенные загрязнители, не нужные человеку, как конечному звену пищевой цепочки, в большом количестве, и наоборот, что является актуальным для биогеохимических провинций дефицитных по тем или иным эссенциальным макро- и микроэлементам [4, 7, 10, 15, 34, 35].

Цель исследования

Целью исследования было изучение содержания некоторых химических элементов в печени и селезенке свиней сибирского зонального типа скороспелой мясной породы СМ-1 как параметров оценки их интерьера с учетом экологической обстановки в хозяйстве, расположенном рядом с г. Новосибирском.

Материал и методы исследования

Объектом исследования были свиньи скороспелой мясной породы (СМ-1) новосибирской селекции, в возрасте 6 месяцев из племзавода «Тулинское» Новосибирской области. По результатам полного клинического исследования все животные были здоровы. Исследовали такие паренхиматозные органы, как печень и селезенка.

Микро- и макроэлементный анализ проб исследуемых органов проводили в лаборатории биохимии СибНИИЖ Россельхозакадемии методом атомно-абсорбционной спектрометрии на немецком атомно-абсорбционном спектрофотометре «AAS-3» по ГОСТам.

Химический состав и питательность кормов для свиней на момент проведения опыта определяли в лаборатории качества кормов и продуктов животноводства Новосибирского государственного аграрного университета (свидетельство НЦСМС № 304/2000 от 26 декабря 2000 г.). Отклонений от норм зарегистрировано не было. Поголовье свиней на момент проведения опыта на 100% было обеспечено кормами собственного производства.

Результаты обработаны методами вариационной статистики с использованием программы STATISTICA 6, StatSoft Inc. (USA). С помощью этой же программы выполнен корреляционный анализ.

Результаты исследования и их обсуждение

В предыдущих исследованиях нами изучен элементный статус свиней СМ-1 по некоторым органам и тканям [5–7], в настоящем исследовании представлены данные о содержании некоторых химических элементов в таких паренхиматозных органах, как печень и селезенка.

Печень – основной барьер организма перед воздействием окружающей среды, поддерживающий гомеостаз. Исследование макро- и микроэлементного состава проб печени свиней приведено в табл. 1. Содержание калия соответственно в 3,0 и 14,2 раза выше (P < 0,001), чем натрия и магния. Это объяснимо, так как примерно 80% объема печени занимают гепатоциты, а калий является преимущественно внутриклеточным макроэлементом.

Таблица 1

Содержание основных макро- и микроэлементов в печени свиней

Химический элемент

n

σ

Cv

95% ДИ для среднего

lim

K, г/кг

17

7,94±0,25

1,02

12,9

7,42–8,47

6,20–9,50

Na, г/кг

17

2,61±0,12

0,50

19,2

2,35–2,86

1,80–3,75

Mg, г/кг

17

0,56±0,03

0,11

19,6

0,50–0,62

0,38–0,76

Fe, мг/кг

17

626,47±46,00

189,67

30,3

528,95–723,99

300,00–900,00

Zn, мг/кг

17

112,57±5,52

22,76

20,2

100,87–124,27

62,50–150,00

Mn, мг/кг

16

8,65±0,61

2,42

28,0

7,36–9,94

5,00–13,30

Примечание. Здесь и далее: ДИ – доверительный интервал

Изученные незаменимые микроэлементы в большом количестве аккумулируются в печени, формируя следующий ряд: марганец < цинк < железо в соотношении 1: 13,0: 72,4. Таким образом, концентрация железа в печени свиней в 72,4 раза выше, чем марганца, и превосходит количество цинка в 5,6 раза (P < 0,001). Известно, что основные белки, депонирующие железо (ферритин, гемосидерин), находятся в гепатоцитах, селезенке, костном мозге и ретикулоцитах [11]. Наибольшая фенотипическая изменчивость характерна для содержания марганца и железа.

Содержание меди в печени свиней оценивалось медианой, которая составила 17,5 мг/кг, интерквартильный размах – 15,00–36,60 мг/кг. Однако печень в обмене указанного микроэлемента играет значительную роль.

Функции селезенки и печени несколько схожи как в эмбриональном, так и постэмбриональном периоде развития человека и млекопитающих. Макроэлементный анализ проб селезенки свиней показал, что содержание калия соответственно в 3,2 и 16,1 раза выше (Р < 0,001), чем натрия и магния (табл. 2). Коэффициент вариации по содержанию макроэлементов в селезенке свиней составляет 21,7–25,3%.

Таблица 2

Содержание основных макро- и микроэлементов в селезенке свиней

Макро-элемент

n

σ

Cv

95% ДИ для среднего

lim

K, г/кг

17

9,65±0,54

2,24

23,2

8,49–10,80

4,00–13,50

Na, г/кг

17

3,01±0,19

0,76

25,3

2,62–3,40

1,87–4,60

Mg, г/кг

17

0,60±0,03

0,13

21,7

0,54–0,67

0,36–0,79

Fe, мг/кг

17

595,59±39,77

163,99

27,5

511,27–679,91

250,00–800,00

Zn, мг/кг

17

80,51±3,12

12,85

16,0

73,91–87,12

60,00–112,50

Cu, мг/кг

15

2,61±0,26

1,01

38,7

2,05–3,17

1,00–4,20

Mn, мг/кг

17

2,14±0,13

0,55

25,7

1,85–2,42

0,80–2,50

В вышеуказанной таблице приведено количество микроэлементов в селезенке свиней. В печени, за исключением меди, выявлено накопление микроэлементов: марганец < медь < цинк < железо; в виде отношения оно выглядит следующим образом: 1: 1,2: 37,6: 278,3. Уровень железа самый высокий (Р < 0,001), что объясняется его депонированием в селезенке и некоторых других органах за счет ферритина и гемосидерина [11]. Второе место по содержанию в селезенке после железа занимает цинк, так как этот орган участвует в лимфоцитопоэзе и синтезе иммуноглобулинов, является очагом экстрамедуллярного гемопоэза, что подтверждает интенсивные пластические процессы, протекающие в нем.

Коэффициент вариации по содержанию большинства микро- и макроэлементов в селезенке изменяется незначительно. Самый низкий его показатель характерен для цинка, а самый высокий – для меди.

В табл. 3 представлена концентрация кадмия и свинца в пробах печени и селезенки свиней. Для содержания этих микроэлементов в макроорганизме присущ узкий диапазон нормы, и в связи с этим многие авторы относят их к экотоксикантам.

Таблица 3

Содержание экологически значимых химических элементов в печени и селезенке свиней, мг/кг

Химический элемент

σ±Sσ

Cv±SCv

Печень

Cd

0,18±0,02

0,07±0,01

38,9±6,7

Pb

0,33±0,03

0,12±0,02

36,4±6,4

Селезенка

Cd

0,22±0,02

0,07±0,01

31,8±0,1

Pb

0,51±0,05

0,18±0,03

35,3±6,4

Содержание свинца в обоих случаях выше, чем кадмия, в печени – в 1,8 раза (P < 0,001), а в селезенке – в 2,3 раза (Р < 0,001). При этом концентрация кадмия в исследуемых органах находится практически на одинаковом уровне, количество свинца в селезенке в 1,5 раза (Р < 0,01) превышает таковой в печени. В зависимости от вида животных и географических особенностей данные о химическом составе органов и тканей достаточно сильно варьируют [2, 3, 12, 13, 15, 20, 36–38]. Это подтверждает актуальность изучения макро- и микроэлементного статуса в зависимости от вида животных, породы, направления ее продуктивности, периода онтогенеза и эколого-географического положения.

Аккумуляция нормируемых СанПиН 2.3.2.560-96 в субпродуктах свинца и кадмия не превышает максимально допустимых значений в печени и селезенке [18]. Их фенотипическая изменчивость в данных органах отличается относительно высокими показателями, свидетельствующими о том, что определенная ее доля обусловлена наследственностью [4, 7].

Нами и другими авторами показана возможность ранней прижизненной неинвазивной оценки интерьера животных разных видов по содержанию химических элементов в органах и тканях [21–23, 25] и возможность снижения уровня тяжелых металлов путем включения в рацион различных добавок [17]. Например, у свиней в качестве биомаркеров накопления кадмия в мышечной ткани, сердце, печени и селезенке можно использовать уровни Mn и K в копытном роге (r = –0,483…–0,556) [22]. У других видов животных и пород биомаркерами могут быть другие показатели. Так, у крупного рогатого скота концентрацию Cd в мышцах можно определить по уровню Ba, P и Zn в сыворотке крови [21]. Нами установлена возможность нахождения по уровню Cu в щетине свиней свинца в почках и мышечной ткани. Показано влияние генофонда линий и семейств на уровень аккумуляции свинца в скелетной мускулатуре, легких и щетине, свинца и железа в отдельных органах и тканях свиней [4, 7]. Поэтому можно рассматривать вопрос о включении в селекционные программы не только признаки продуктивности [2, 26, 27, 33], резистентности к болезням [14, 24, 40], но и признаки устойчивости к накоплению нежелательных химических элементов или, наоборот, отбор на повышение содержания эссенциальных элементов в животноводческой продукции.

Таким образом, макроэлементный анализ показал, что для исследуемых паренхиматозных органов, ранжированный ряд имеет следующий вид: K > Na > Mg. Максимальное количество калия находится в селезенке – в 1,2 раза выше, чем в печени (P < 0,01); прослеживается тенденция к несколько большему содержанию натрия в селезенке. Количество магния находится примерно на одинаковом уровне.

Ранжированные ряды по накоплению эссенциальных микроэлементов, как говорилось выше, имеют свои особенности. При этом сравнительный анализ показал, что максимальное количество цинка и марганца присуще печени – в 1,4 и 4,0 раза соответственно выше, чем в селезенке. Разность между средними концентрациями железа в пробах двух органов была недостоверна, и можно лишь говорить о тенденции к большему содержанию этого микроэлемента так же в печени.

Заключение

Установлены средние популяционные значения и доверительные интервалы уровней химических элементов в печени и селезенке свиней скороспелой мясной породы новосибирской селекции, которые могут быть использованы в качестве параметров оценки интерьера. Выявлены различные степени аккумуляции некоторых химических элементов в печени и селезенке свиней. Определено, что в большем количестве макроэлементы содержатся в пробах селезенки животных, а эссенциальные микроэлементы – в пробах печени. Для исследованных органов характерна разная фенотипическая вариация химических элементов. Выявлены значительные индивидуальные различия в аккумуляции химических элементов, что в определенной степени свидетельствует о наследственной детерминации этих изменений и возможности использования этой изменчивости при отборе животных. Концентрация кадмия в обоих случаях меньше, чем уровень свинца. Интересно то, что имеется тенденция к большей аккумуляции данных микроэлементов в селезенке, а не в печени.

Рецензенты:

Клименок И.И., д.с.-х.н., профессор, зам. директора СибНИИЖ, г. Новосибирск.

Дементьев В.Н., д.с.-х.н., профессор кафедры разведения и кормления с.-х. животных, ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет», г. Новосибирск.